## PERANCANGAN DAN REALISASI PROTOTYPE SISTEM TRANSFER DAYA LISTRIK NIRKABEL UNTUK MENGISI BATERAI HANDPHONE

## Sherly Puspita Rahman, Mas Sarwoko, Zulfi
Fakultas Elektro dan Komunikasi, Institut Teknologi Telkom sherlypuspitarahman@gmail.com ,
Abstract - Ongoing trends in standardized mobile phone charger is charging process with user-friendly wireless power transfer that eliminates the cable connection between the charger and the phone. Wireless power transfer provides convenience in mobile phone battery charging, do not have to hassle with wires and plugs, simply put the  phone  on  the  pad.  The  research  design  and  realize  a  prototype  of  a  wireless  power  transfer  system  for charging mobile phone batteries. This research used high frequency transformer 12 V 25 kHz, the primary coil (20 turns, diameter 9 cm), the secondary coil (36 turns, diameter 9 cm), rectifier and filter and regulator. The result  showed  that  the  device  and  the  circuit  is  designed  to  perform  charging  mobile  phone  batteries  with maximum distance required to produce a voltage of 5 volts at the input terminal of mobile phone batteries is as far  as  2  cm.  In  addition,  the  time  required  to  perform  a  full  battery  charge until  the  phone  is  60  minutes  with constant charging rate.
Abstrak - Tren yang sedang berlangsung dalam standarisasi charger handphone adalah proses pengisian user- friendly dengan transfer daya nirkabel yaitu menghilangkan sambungan kabel antara charger dan handphone. Transfer daya nirkabel memberikan kemudahan dalam pengisian baterai handphone, tidak perlu repot dengan kabel dan colokan, cukup meletakkan handphone pada bantalan. Penelitian ini merancang dan merealisasikan sebuah  prototype  sistem  transfer  daya  nirkabel  untuk  pengisian  batere  handphone.  Dalam  penelitian  ini digunakan high frequency transformator 12 V 25 kHz, primary coil (20 lilitan, diameter 9 cm), secondary coil (36  lilitan,  diameter  9  cm),  rectifier  and  filter  dan  regulator.  Dari  hasil  penelitian  diperoleh  bahwa  alat  dan rangkaian  yang  dirancang  dapat  melakukan  pengisian  batere  handphone  dengan  jarak  maksimum  yang dibutuhkan untuk menghasilkan tegangan 5 Volt pada terminal masukan batere handphone adalah sejauh 2 cm. Selain itu, waktu yang diperlukan untuk melakukan pengisian batere handphone hingga penuh adalah 60 menit dengan laju pengisian konstan.
Keywords: magnetic Induction, Resonance, Electromagnetic, Wireless power transfer

## I. PENDAHULUAN
Dalam  kehidupan  sehari-hari,  manusia sekarang  tidak  bisa  lepas  dari  kebutuhan    akan peralatan  listrik.  Hampir  dari  segala  aspek kebutuhan    manusia  memerlukan  daya  listrik. Pada  umumnya transfer daya  listrik  yang  kita gunakan  adalah  mengunakan  media  perantara berupa  kabel  tembaga.  Tembaga  digunakan sebagai  media transfer listrik  karena  bahannya yang  terdiri  atas  banyak  elektron    yang  bisa bergerak  bebas.  Sehingga  saat  dihubungkan dengan  suatu  sumber  listrik  maka  aliran elektron bisa bergerak dengan bebas pada bahan tersebut. Namun  seiring  dengan  perkembangan teknologi  saat  ini  telah  dikembangkan transfer daya  listrik  nirkabel.  Hal  ini  juga  bisa  menjadi
penghematan  terhadap  bahan-bahan  untuk pembuatan  kabel  sebagai  media  penyaluran daya  karena  digantikan  oleh wireless  power transfer .
Kabel  sangat  dibutuhkan  sebagai  media untuk  penyaluran  daya  listrik  khususnya  pada charger handphone . Namun, terkadang menjadi  tidak  efisien  karena  kabel  yang terhubung  dengan handphone menyulitkan akibat  kabel  yang  kusut. Wireless  power transfer merupakan  salah  satu  alternatif penyaluran  daya  listrik  tanpa  hubungan  fisik dengan  kabel.  Pengiriman  daya  listrik  tanpa kabel adalah suatu sistem yang memiliki proses dimana  daya  listrik  dapat  ditransmisikan  dari suatu  sumber  listrik  menuju  beban  tanpa melalui suatu kabel.
Memandang  dari  latar  belakang  di  atas maka  terpikir  untuk  membuat  suatu  perangkat yang mampu digunakan untuk mentransfer daya tanpa  menggunakan  media  kabel  secara langsung  ke  sebuah  alat.  Pada  penelitian sebelumnya  telah  dibuktikan  transfer  daya listrik nirkabel dengan keluaran yang dihasilkan hanya berupa lampu LED yang menyala dengan keluaran    tegangan  yang  kecil  [1].    Pada penelitian  ini  akan  dibuat  pengembangan  dari pembuktian  tersebut  yaitu  suatu  perangkat untuk  mentransfer  daya  listrik  tanpa  hubungan fisik  secara  langsung  dengan  kabel  untuk mengisi baterai handphone .

## II. DESKRIPSI SISTEM
Diagram blok sistem transfer daya listrik nirkabel  untuk  mengisi  batere  handphone ditunjukkan  pada  gambar  1.  Sistem  terdiri  dari beberapa komponen utama, yaitu high- frequency transformer , primary coil , secondary coil dan high-frequency  rectifier  and  filter . Fungsi dari masing-masing komponen diringkas pada tabel 1.

## Gambar 1 Diagram Blok Sistem
Tabel 1. Fungsi Komponen Komponen Fungsi High Frequency Transformer Menurunkan tegangan dari 220 V menjadi 12 Volt dan menaikkan frekuensi dari 50 Hz menjadi 25 kHz Primary Coil Membangkitkan fluks magnet Secondary Coil Menangkap fluks magnet HF Rectifier and filter Mengubah tegangan
AC menjadi tegangan
DC dan mengurangi riak ( ripple ) Regulator Membatasi tegangan berlebih pada batere handphone

## III. PERANCANGAN SISTEM
Rangkaian  elektronika  dari  sistem  yang dirancang ditunjukkan pada gambar 2. Spesifikasi dari sistem yang dirancang diberikan pada tabel 2.
Gambar 2. Rangkaian Elektronika Sistem
Perancangan difokuskan dalam menentukan  jumlah  lilitan  dan  diameter  dari primary  dan  secondary  coil  agar  dapat beresonansi  pada  frekuensi  high-frequency transformer  yaitu  25  kHz.  Dengan  menetapkan nilai-nilai kapasitor pada pengirim dan penerima berturut-turut sebesar 0,0000737 µF dan  1000  µF,  diperoleh  jumlah  lilitan  dan diameter  primary  dan  secondary  coil sebagai berikut:
Primary coil:
Diameter = 9 cm
Jumlah lilitan = 20
Secondary coil:
Diameter = 9 cm
Jumlah lilitan = 36
Sebelum  dilakukan  realisasi  alat,  untuk memastikan terjadi transmisi daya dari pengirim  ke  penerima,  maka  terlebih  dahulu
dilakukan  simulasi  menggunakan  software Empro 2011.2 [3] .
Gambar 3. Hasil Simulasi (Jarak pengirim dan penerima 2 cm)
Hasil  simulasi  menggunakan  software Empro  2011.2  untuk  jarak  pengirim  dan penerima  sejauh  2  cm  ditunjukkan  pada gambar 3. Dari gambar tampak bahwa dengan menggunakan primary coil 20 lilitan berdiameter  9  cm  dan  secondary  coil  36  lilitan berdiameter  9  cm,  keduanya  dapat  beresonansi pada  frekuensi  25  kHz  dan  terjadi  transmisi daya  dari  pengirim  (primary  coil)  ke  penerima (secondary coil).

## Gambar 4. Realisasi Alat

## IV. PENGUJIAN ALAT
Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian  tegangan  keluaran  regulator  yang terdapat  pada  penerima  yang  merupakan masukan  bagi  batere  handphone  dan  pengujian lama  waktu  yang  diperlukan  untuk  pengisian
batere handphone hingga penuh. Hasil pengukuran  tegangan  keluaran  regulator  pada bagian penerima diberikan pada gambar 5. Dari gambar  tampak  bahwa  tegangan  sebesar  5  V DC  terjadi  pada  keluaran  regulator  untuk  jarak pengirim  dan  penerima  maksimal  sejauh  2  cm. Untuk  jarak  yang  lebih  jauh,  maka  tegangan keluaran regulator pada penerima akan semakin berkurang.
Gambar 5. Tegangan Keluaran Regulator
Pengujian  yang  kedua  adalah  untuk mengetahui  berapa  waktu  yang  diperlukan untuk  mengisi  batere  handphone  hingga  penuh dan mengetahui laju pengisian batere handphone.  Hasil  pengujian  ditunjukkan  pada gambar  5. Dari  gambar,  tampak  bahwa waktu  yang  diperlukan  untuk  melakukan pengisian  batere  hingga  penuh  adalah sekitar  60  menit.  Selain  itu,  laju  pengisian batere adalah konstan, yaitu batere handphone  terisi  20%  penuh  setiap  10 menit.
Gambar 5. Lama Pengisian Batere Handphone

## V. KESIMPULAN
Pada penelitian ini telah berhasil dirancang  dan  direalisasikan  sebuah  prototype sistem  transfer  daya  nirkabel  untuk  pengisian batere handphone menggunakan high frequency transformer 12 V 25 kHz, primary coil 20 lilitan dengan  diameter  9  cm  dan  secondary  coil  36 lilitan  dengan  diameter  9  cm.  Untuk  jarak primary  coil  (pengirim)  dan  secondary  coil (penerima)  sejauh  2  cm,  alat  ini  mampu memberikan  tegangan  sebesar  5  Volt  pada terminal  masukan  batere  handphone  (terminal keluaran regulator)

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Octora,  Michael  “ Analisa  dan  Rancang Bangun  Rangkaian  Penerima  pada Sistem  Transfer  Daya  Listrik  Tanpa Kabel. ”  Skripsi  Universitas  Indonesia, 2010.
[2] ----------. EMPro  3D  EM  Simulation Software .  diunduh  Mei  2013  dari http://www.home.agilent.com/en/pc- 1297143/empro-3d-em-simulation- software

## Biodata Penulis
Sherly  Puspita  Rahman adalah  lulusan Program  Studi  D3  Teknik  Telekomunikasi Institut  Teknologi  Telkom.  Selama  menjadi mahasiswa aktif sebagai asisten pada laboratorium  Sistem  Komunikasi  di  Institut Teknologi Telkom.
Mas  Sarwoko adalah  dosen  senior  pada Fakultas  Elektro  dan  Komunikasi  Institut Teknologi  Telkom.  Beliau  adalah  seorang peneliti pada laboratorium Perancangan Sistem Elektronika.  Pendidikan  sarjana  diraih  dari Institut  Teknologi  Bandung  (ITB),  kemudian diteruskan ke Institut Teknologi Bandung (ITB) pada  jenjang  pendidikan  Magister.  Beliau mempunyai minat di bidang Mikro Elektronika.
Zulfi adalah  dosen  pada  Fakultas  Elektro  dan Komunikasi  Institut  Teknologi  Telkom.  Beliau adalah  seorang  peneliti  pada  laboratorium Antena dan Propagasi. Pendidikan Sarjana dan Magister keduanya diraih dari Institut Teknologi Telkom Bandung. Beliau mempunyai minat di bidang Elektromagnetika dan Elektronika.